1、 花崗巖混合問題 1 巖漿混合的思想是德國(guó)化學(xué)家 R. Bunsen 在1851年提出來的。巖漿混合(magma mixing)是指兩種或更多的巖漿或巖漿團(tuán)之間發(fā)生混合形成新的混合巖漿(hybrid magma)過程。新形成的(混合)巖漿通常繼承了兩種端元巖漿(如基性與酸性巖漿)的過渡的特征。巖漿是熱的，具流動(dòng)性，即可發(fā)生混合作用。花崗質(zhì)巖漿也可以發(fā)生混合作用。混合不只是巖漿與巖漿的混合，還包括巖漿與圍巖的混合(后者常被稱為混染)。 問題：花崗巖從一開始熔融是均一的還是不均一的？花崗巖混合的理論基礎(chǔ)是什么？巖漿混合作用在花崗巖成因上起著怎樣的作用？我們應(yīng)當(dāng)如何估量巖漿房對(duì)流的理論？如何考慮物理

2、混合和化學(xué)混合之間的關(guān)系？ 流行的觀點(diǎn)花崗巖混合是普遍的現(xiàn)象，可以用不同端元組分不同比例的混合來解釋花崗巖的地球化學(xué)變化。基性和酸性巖漿混合可以形成無數(shù)多個(gè)不同的花崗巖類型，猶如連續(xù)光譜。第三個(gè)里程碑當(dāng)前花崗巖研究的前緣Castro(1991)提出花崗巖S、M和H型(hybrid-type)分類自然界中多數(shù)花崗巖可能是混合成因的 4 mixing和mingling問題mixing和hybrid指的是化學(xué)混合，而mingling表述的是一種物理(機(jī)械)作用為主的非均勻、不完全、不相溶的混合作用。可能有三種情況：1黏性低的巖漿之間 mixing2黏性差別大的巖漿之間 mixing和mingling

3、3高黏性巖漿之間 mingling 5 黏性對(duì)混合的限制混合取決于巖漿的物理性質(zhì)：主要是黏性和密度。黏性與巖漿的成分、溫度和揮發(fā)分含量有關(guān)，其中尤以SiO2和水的貢獻(xiàn)最大。一般來說，巖漿中組成四面體的SiO2和Al2O3的量越高，黏性越大，而Fe、Mg、Ca、Sr、Ba、Li、Na、K、Rb等金屬的含量越高，巖漿的黏性越小。玄武質(zhì)巖漿的黏性在10,000黏度單位左右，流紋質(zhì)巖漿的黏度單位在100,000,000左右，相差約1000倍。噴出地表的熔巖與其說像水(黏度為110-2泊)，還不如說像瀝青(黏度1108泊)。 下列一些常見的現(xiàn)象可能與巖漿的黏性有關(guān)：1 基性巖和酸性巖的全球分布2 火山噴

4、發(fā)的型式3 堆晶巖的產(chǎn)出4 花崗結(jié)構(gòu)與輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)5 斜長(zhǎng)石的結(jié)晶習(xí)性 6 暗色微粒包體流行的認(rèn)識(shí)：花崗巖中的暗色微粒包體是巖漿混合作用最顯著、最直接證據(jù)，是研究混合作用方式、端員組分的性質(zhì)、成巖過程的物理化學(xué)條件等不可缺少的信息載體，是了解殼幔作用的窗口。認(rèn)為鎂鐵質(zhì)微粒包體對(duì)于研究殼幔深部作用過程、探索地殼生長(zhǎng)與地殼增生事件、反演地殼結(jié)構(gòu)、探討構(gòu)造動(dòng)力學(xué)演化及花崗巖漿侵位空間及其地球動(dòng)力學(xué)有很重要的意義。問題是：是這樣嗎？ 3類包體：捕虜體、殘留體和鎂鐵質(zhì)微粒包體。暗色包體主要是閃長(zhǎng)質(zhì)的，其源巖為玄武巖。玄武質(zhì)巖漿黏性低，溫度高，容易與花崗質(zhì)巖漿混合，相反，花崗質(zhì)巖漿由于黏性大，很難將玄武質(zhì)巖漿

5、成分吸收進(jìn)來并迅速消化。因此，玄武質(zhì)巖漿混合花崗巖的程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于花崗質(zhì)巖漿混合玄武巖的程度，即混合的主體是玄武質(zhì)巖漿而非花崗質(zhì)巖漿。 閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿固結(jié)的溫度低，形成淬冷結(jié)構(gòu)(微粒包體)。由于巖漿的運(yùn)動(dòng)，將玄武質(zhì)巖漿撕裂成小的塊體，構(gòu)成暗色微粒包體。因此，與其說暗色微粒包體是花崗質(zhì)巖漿混合的證據(jù)，還不如說是玄武質(zhì)巖漿混合的證據(jù)。 暗色微粒包體給我們的啟示？1 包體的源巖是玄武質(zhì)的，暗色微粒包體是幔源巖漿與殼源巖漿混合的產(chǎn)物。2 暗色微粒包體大多是閃長(zhǎng)質(zhì)的，不是花崗質(zhì)巖漿混合作用最顯著、最直接證據(jù)，而是玄武質(zhì)巖漿混合能力強(qiáng)過花崗質(zhì)巖漿的證據(jù)。3 暗色微粒包體在I型花崗巖中常見，在S型花崗巖中少見。暗

6、示含有包體的花崗巖可能與玄武質(zhì)巖漿的底侵作用有關(guān)，可能來自地殼的更深的部位。 4 包體的出現(xiàn)說明，大體在花崗巖熔融的同時(shí)有玄武質(zhì)巖漿的活動(dòng)。暗示花崗質(zhì)巖漿的形成可能與該期玄武質(zhì)巖漿有關(guān)5 由于玄武質(zhì)巖漿的成分已經(jīng)發(fā)生了極大的改變，因此，很難利用包體的成分來恢復(fù)或推導(dǎo)其源巖的成分。因此，即使包體的源巖可能反映了底侵事件，也很難利用包體來探討殼幔深部作用過程、地殼生長(zhǎng)與地殼增生事件并反演地殼結(jié)構(gòu)了，包體的地球動(dòng)力學(xué)意義是極其有限的。 7 花崗巖混合的緣由花崗巖混合問題是怎樣提出來的？可能主要基于下述兩個(gè)假定：花崗質(zhì)巖漿原來是均勻的，存在不同的巖漿成分端元；花崗質(zhì)巖漿可以無限制地混合。花崗巖混合的含

7、義被夸大了，似乎認(rèn)為只要是有地幔印記的，就是殼幔混合的。贊同花崗巖混合成因的研究者，不論他們是否意識(shí)到，可能自覺或不自覺地有一個(gè)假定，一個(gè)前提，即花崗巖原來是均一的，現(xiàn)在看到的花崗巖成分和結(jié)構(gòu)的不均一，是混合的結(jié)果。 花崗質(zhì)巖漿源區(qū)原先均一性的假定是不成立的：1 源區(qū)(地殼)成分相對(duì)于地幔是極度不均一的；2 花崗質(zhì)巖漿黏性大、溫度低，很難自身調(diào)整使之均一化。花崗巖成分不均一主要不是混合的結(jié)果，而是從源區(qū)帶來的。 8 混合的模擬計(jì)算問題源區(qū)端元組分的估計(jì)是否可靠？與花崗巖混合的玄武巖端元是什么？花崗巖中見到的基性巖漿未必是其端元，未見到的基性巖漿未必不是其端元。基性巖漿最容易發(fā)生結(jié)晶分離作用。地殼端元？混合是二元的還是多元的？ 二元混合模式傳達(dá)的一個(gè)基本思路：花崗質(zhì)巖漿原先是均勻的，我們現(xiàn)在看到的花崗巖的不均勻、不協(xié)調(diào)，是由于混合作用造成的。實(shí)際上花崗巖現(xiàn)在的不均勻的狀況主要是從源區(qū)帶來的，是源區(qū)熔融不均一性的反映，并非后來混合形成的。因此，混合計(jì)算的方法犯了本末倒置的錯(cuò)誤。 9 小結(jié)1 花崗質(zhì)巖漿可以發(fā)生混合作用2 混合主要發(fā)生在花崗質(zhì)巖漿形成深部的源區(qū)而非地殼淺部的巖漿房中3 花崗質(zhì)巖漿的混合主要是物理混合，玄武質(zhì)巖漿的混合主要是化學(xué)混合4 花崗巖中頻繁出現(xiàn)的混合現(xiàn)象，是花崗質(zhì)巖漿混合能力弱而不是混合能力強(qiáng)的表現(xiàn)